NASA的“信使”号水星探测飞船于2004年8月3日搭乘“德尔塔2”型火箭，在佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心点火升空。明亮的火焰照亮了当时洒满月光的夜空辉映在大西洋上。发射取得圆满成功，“信使”号开始了计划中的耗时6年半、飞行79亿公里的探测远征。
这次水星探测任务由美国宇航局、卡内基研究所以及约翰·霍普金斯大学共同研发承担“信使”号探测飞船由霍普金斯大学应用物理实验室负责设计、制造。这是30年来人类探测器首次对水星进行全面的环绕探测。
2004年08月03日——发射；
2005年08月02日——在2,348km高空飞掠地球；
2006年10月24日——在2,987km高空飞掠金星；
2007年06月05日——在338km高空再次飞掠金星；
2008年01月14日——在200km高空飞掠水星表面，并向地球发回了第一批水星照片；
2008年10月06日——第二次飞掠水星；
2009年09月29日——在228km高空第三次飞掠水星；
2011年03月18日12时45分（UTC）进入水星轨道，成为首颗围绕水星运行的探测器。[3]
美国东部时间2015年4月30日下午3点26分（北京时间5月1日凌晨3点26分），“信使号”以撞击水星的方式，结束其探测使命，在水星北极附近留下一个相当于NBA篮球场大小的撞击坑（直径约15米）。
水星距地球约9100万公里，“信使”号直接飞到水星只要3个月左右，而为进入水星轨道，“信使”号要先在太阳系内飞行6年多的时间，其中主要原因在于，为了尽量压缩太空探测项目的开支，美国宇航局不能把探测器研制得过大、过重。“信使”号如果要直接进入环水星轨道，需要携带更多燃料，这就意味着需要更大载荷的运载火箭和更高的科研成本。
受发射运载重量的限制，“信使”号没能携带足够的燃料上天。因而“信使”号需在太阳系内部先进行数年长途环绕漫游使自身减速。它将在飞经地球一次、飞经金星两次、环绕太阳15圈获得足够引力支持后，在第三次飞过水星时由于引力作用，“信使”号会先被猛烈甩向金星，然后借助“弹弓效应”，于地球时间2011年3月再次被弹向水星顺势“滑进”水星轨道，开始为期一年的环水星飞行；其间，“信使”号探测飞船上的7种科研仪器将对水星的表面、空间环境、地质化学及空间距离等进行全面探测，收集相关数据。
这次“信使”号的水星轨道探测项目，是美国宇航局雄心勃勃的行星探测系列项目“发现计划”的一部分。多年来美国太空探测的庞大开支及其实用性一直受到美国纳税人的质疑，美国宇航局在向联邦政府申请科研经费时也颇费思量因而美国宇航局在1994财年正式启动行星探测“发现计划”时，提出以更快、更好、更省为方针要求连续进行科研目标高度集中、而又花钱不是太多的项目，以解答太阳系内许多不为人类所知的行星之谜。
解开水星众多谜团
1、水星的密度
水星的体积与月球相似，而其密度则比月球大得多，仅比地球略低，在太阳系内部的类地行星中位居第二。而如果没有行星自身引力对内部的压缩作用，水星的密度将比地球更大。科学家们曾根据其密度推测，水星中有65%是富含铁等金属的内核，这一比例约相当于地球的2倍。“信使”号携带的多种分光计能够测量水星表面的元素构成，有关结果有望用于验证有关水星密度的各种理论。
2、水星的地质史
1974年和1975年，美国“水手10”号飞船曾对水星45%的表面区域进行了拍照，照片上的水星表面古老并布满了坑与月球表面颇为相似。但“水手10”号所拍照片并未提供有关水星表面形成机制的足够细节，
“信使”号上的仪器可拍摄水星整个表面，并分析其表面岩石的矿物和元素构成，科学家们希望能在此基础上确定塑造了水星表面的各种地质过程发生的顺序。
3、水星内核结构
“水手10”号曾意外地发现，水星拥有分布于整个星球的磁场。在其他类地行星中，只有地球具备相同特征。地球磁场据认为由外层地核中液态岩浆的运动所形成，体积比地球小得多的水星，照理说其内核早就应该冷却并完全固化。现今的水星磁场是该行星早期原始磁场的残余物，还是说水星内核并非完全是固体从而导致了磁场的形成“信使”号对水星内核结构的研究，将有助于更好解释地球这样的类地行星如何产生磁场。
4、磁场特性
地球磁场会对太阳风和太阳耀斑等太阳活动作出反应，经常产生高度动态的变化。“水手10”号曾发现水星磁场也会有类似动态变化，但该飞船的探测结果未能很好揭示出水星磁场的特性。“信使”号将利用磁强计等对水星磁场展开长时间的详细观测，进而确定水星磁场强度及其变化规律。
5、两极的冰
水星是距离太阳最近的太阳系行星，表面温度最高可达450℃，但其两极巨大的环形山内侧却永远照不到阳光那里的恒定温度低于零下212℃。1991年，科学家们首次根据雷达观测图像发现，水星两极环形山内侧具有很强反射能力，最为普遍的一种看法认为，这些区域存在着冰。“信使”号的一个任务是检验水星上到底有没有冰，
6、水星的挥发物
水星拥有极为稀薄的大气层，水星大气层中已知存在氢、氦、氧、钠、钾和钙等6种元素，这些元素据认为来自于各种渠道，通过不同方式进入水星大气层。“信使”号将借助多种分光计研究水星大气层的构成，并确定其中的各种分子究竟通过什么方式而产生
7、水星背面什么样
美国宇航局的“水手10号”是曾经探索过太阳系内这个神秘世界的唯一一艘飞船。但是它仅拍摄到水星不到45%的表面（一个陨石坑地形）图像。这意味着除了地面上的雷达进行的少量观测外，我们几乎对这颗行星的一大半一无所知亚利桑那州霍普金斯山多镜面望远镜天文台的主管菲斯·维拉说：“关于水星的另一面是什么样子，我们不能过于自信。到目前为止，每一颗太阳系天体都与另一颗看起来非常不一样。我们正期待着水星另一面给我们带来的巨大惊喜。”
8、水星靠近太阳的一面有冰
在水星最靠近太阳的一面，温度最高可达800多华氏度（425摄氏度），这种环境下有冰存在着实令人震惊。对雷达来说，冰的反光性更高，据地面雷达显示，在水星极地永远得不到阳光照射的黑暗的陨石坑深处，可能有结冰的水沉积物存在。这些水可能来自水星的内部气体，或者是来自陨星相撞时产生的水汽。 “信使号”飞船将在水星上永远处在阴暗处的极地陨石坑底部寻找氢。如果这艘飞船能发现氢，就说明它可能已经在这个像地狱的世界里发现了冰。
9、水星的体积在缩小
随着水星内核冻结，这颗行星可能正在收缩。“水手10号”飞船拍摄到的照片显示，水星表面似乎有从内部延伸出来的褶皱导致水星上出现一条1英里高、数百英里长的巨大悬崖“信使号”飞船将留心观察水星背面的此类褶皱迹象并将通过分析该行星的磁场来研究它的金属核。
10、水星轨道内有祝融小行星
科学不知道是否有一群号称“祝融小行星”的天体位于水星的轨道内部，隐藏在炫目的阳光之中？虽然“信使号”飞船在靠近水星期间探测这些小行星的机会非常有限，但是它还是有一次探测这些小行星的机会。为了避免被太阳烤干“信使号”将一直躲在朝向太阳的遮阳伞内，飞船上的科学仪器将远离太阳。“信使号”任务的主要调查员肖恩·索罗门表示不过科学家还将利用“信使号”“查找那里可能仍然存在现代祝融小行星的任何线索，
11、水星的大气来自哪里
水星那令人难以置信的稀薄大气非常不稳定，经常从这颗行星的微弱重力的束缚中逃逸出去。科学家还不清楚水星的大气从哪里获得源源不断的补充。研究人员怀疑，水星大气中的氢和氦正是借助太阳风（太阳发出的带电超声波粒子流）被不断地带到这里。其他气体可能是从水星表面蒸发出的，或者是从这颗行星内部渗出的还有可能是被蒸发掉的陨石带来的。维拉表示，“信使号”将对这颗行星的大气进行近距离观测以查明水星大气是如何产生的，
12、为什么水星有磁性
“水手10号”获得的一个完全出乎意料的发现是，水星有磁场。从理论上来说，行星只有快速旋转和拥有熔融核时才能产生磁场。然而水星旋转一周需要59天，并且它是如此小，大约仅是地球体积的三分之一因此它的内核应该在很久以前就已经变凉了。为了揭开这个谜团，“信使号”将探测水星的磁场。一些天文学家认为这颗行星的磁场已经静止了但是前几年科学家发现水星似乎有一个熔融核，因此这颗行星仍然能有效地产生磁场。
13、为什么水星的金属含量如此高
水星的密度极其大，因此研究人员估计这颗行星铁含量丰富的内核的重量可能占整个星体重量的近三分之二这是个令人吃惊的数字，它是地球、金星或火星重量的两倍。换句话说就是，水星的内核可能占据这颗行星直径的四分之三。有关这种与众不同的密度的一种解释是，在数十亿年前的猛烈撞击过程中，水星最初的外表被剥落这次撞击还把水星移向太阳，到达所处的位置。另一个理论显示，水星就是在这个位置形成的为了查明两个有关水星起源的理论哪个更正确，“信使号”的小型化科学仪器将探测该行星的地质状况。了解水星的形成过程将有助于天文学家进一步认识行星的演变过程。
水星或存在水冰
根据美国宇航局“信使”号探测器获取的数据，水星极地地区的永久阴暗区陨坑深处可能存在水冰。水星是太阳系内的最内侧行星，地表温度超过400摄氏度。科学家一直怀疑在雷达扫描中发现的明亮沉积物可能就是水冰“信使”号传回的数据进一步提高了这一观点的可信度。
负责“信使”号成像系统的科学家，美国约翰斯-霍普金斯大学应用物理学实验室的南希-查伯特表示：“在此之前，我们从未获取过这些明亮沉积物所在区域的图像。水星双重成像设备（MDIS）拍摄的图像显示，水星南极附近的所有明亮沉积物都位于永久阴暗区，北极附近的明亮沉积物也处在阴暗区，为水冰假设提供了佐证。”
但查伯特同时也指出这一发现并不是决定性证据，证明这些沉积物就是水冰。发现这些明亮沉积物的陨坑温度较高需要存在一个隔热层，才允许水冰存在。科学家正对相关数据进行分析。“信使”号于2011年3月进入水星轨道一天绕水星运转两周，已拍摄了近10万幅照片，同时对水星表面进行了400多万次测量。“信使”号共用了6年时间，飞行6000万英里（约合9656万公里），才进入水星轨道。
在《科学》杂志刊登的两篇论文中，研究人员详述了他们的发现。研究论文合著者、麻省理工学院的地球地理学教授玛丽亚-祖博尔表示：“在‘信使’号进行全面观测前，很多科学家认为水星与月球非常相似，在太阳系历史非常早的时期便平静下来。在其演化史上的大部分时间里，它都是一颗‘死星’。现在，我们发现了强有力的证据证明水星内部存在与众不同的动力学现象，说明水星曾在很长时间内处于活跃状态。”
根据“信使”号的引力测量数据，研究小组推测水星可能拥有一个巨大的铁核占到水星半径的近85%，地幔和地壳只占15%，就像一层桔子皮宇航局戈达德太空飞行中心的科学家大卫-史密斯表示：“我们此前就提出一种有关水星内部结构的想法，但最初的观测数据并不支持我们的理论致使我们怀疑观测结果。随后，我们又进行了更多研究，证实了观测结果的准确性而后重新研究有关水星内部结构的理论，与观测结果相符的理论
利用水星表面的激光测量数据，研究人员对水星北半球的多个地貌特征进行了测绘，结果发现海拔变化幅度小于火星或者月球。此外，他们还在水星卡诺里斯盆地发现了水星最大的陨坑，这大大出乎他们意料。这个陨坑的底部部分区域高出边缘，说明来自水星内部的力量在陨坑形成后将其推高。祖博尔和同事还发现了一个由低地构成的区域，几乎就以水星北极为中心。根据他们的研究发现，这个低地区在水星漫长的演化过程中逐渐迁移到这一地区。
科学家把水星的大气层称之为“外逸层”，它由水星表面扬起的原子构成。水星大气非常稀薄，密度非常小这意味着大气里的原子很少能相撞在一起。它还有一个从这颗行星向外延伸的小尾巴方向正好与太阳的方向相反在三次飞越过程中，“信使”号主要查看水星大气层里三种原子——钠、钙和镁的差异科学家发现，第三次飞越水星时这颗行星大气层里所含的钠原子比第二次飞越时更少一些，
任务科学家罗纳德·维尔瓦克（Ronald Vervack）说：“这是个激动人心的时刻，这一发现完全出乎我们的意料”因为当水星沿着太阳轨道运行时，太阳对它产生的辐射压会不断发生变化，这个过程改变了水星表面释放的钠原子的数量。维尔瓦克表示，水星在围绕轨道运行期间，它的大气受到季节影响。“各个季节里”钙和镁原子发生的变化比钠原子更小，这显示出不同原子“拥有其独特的季节性变化”。
了解这些季节性差异，将有助于科学家了解水星表面物质是如何丧失的以及这颗行星表面是如何随时间发生变化的。美国马里兰州约翰。霍普金斯大学应用物理实验室的维尔瓦克表示，水星的大气是“数亿年来这些过程的最终产物，这些过程从没停止过”。
“信使”号飞越水星，还为科学家提供了有关这颗行星表面特定元素数量的第一手直接观测数据。长期以来科学家根据早期的观测数据进行判断认为水星表面缺少铁和钛等重金属元素，他们认为这颗行星的灰口铸铁核的质量是水星总质量的60%，并认为水星是太阳系里最致密的岩质行星
“信使”号的观测资料显示，水星的表面实际上有大量这种元素，它们的浓度几乎跟月球近地点月海玄武岩（nearside maria basalts）里的这些物质的浓度类似，这意味着有关该行星的形成和演变的模型必须进行修改约翰霍普金斯大学应用物理实验室的大卫·劳伦斯（David Lawrence）说：“对我们来说，这是个非常令人震惊的结果”
第三次飞越还拍摄到未知区域的表面图。该飞船的照相机和仪器拍摄到的高清彩色图片，还展示了该行星另外6%以前从没近距离进行观测的表面地形。亚利桑那州立大学坦佩分校的成像科研组成员和博士后研究员布雷特·德尼维（Brett Denevi）说：“我们的这项工作对绘制整个水星地表图有帮助。”
这次飞越期间拍摄的图片显示的水星地表特征，我们以前都曾看见过，不过由于以前的数据不够详细因此无法绘制地表图。从图上可以看到，一个不规则的低压区周围显然非常明亮，它四壁陡峭，形状非常奇怪德尼维说：“所有这些都是火山口的特点。”其他图片上显示的是一个双环撞击盆地，直径大约有180英里（289.68公里）这个盆地的特征跟拉德特拉迪（Raditladi）盆地的特征非常相似。2008年“信使”号第一次从水星旁边飞过时观测到拉德特拉迪盆地，
德尼维说：“其中一个相似之处，是拉德特拉迪盆地的年龄跟它非常类似，据估计，这个盆地大约有10亿岁对撞击盆地来说，这个岁数并不算大，因为大部分盆地的岁数大约都是它的4倍。盆地内壁的年龄甚至比盆地本身更年轻，它跟周围颜色不同。我们也许已经在水星上发现更年轻的火山物质。”
“信使”号需要行驶49亿英里（7.89 × 1012 米）才能进入水星轨道，现在它已经完成将近四分之三的路程。全程包括围绕太阳旋转15圈除了飞越水星以外，“信使”号还在2005年8月从地球旁边飞过，并于2006年10月和2007年6月从金星附近越过，
近日，科学家对“信使号”探测器2009年第三次飞越水星的观测数据进行了分析，最新结果发现水星表面最年轻的火山活动迹象，以及磁场亚暴的最新信息，并且在水星超稀薄外大气层中首次发现电离钙元素。这项研究报告发表在7月15日出版的《科学杂志》网站上。
最年轻火山活动迹象
信使号探测器首席调查员肖恩-所罗门（Sean Solomon）说：“信使号每次飞越水星都会获得新的发现！我们发现水星是一颗颇具活力的行星，其活动性贯穿于整个历史阶段。”在前两次勘测中，信使号探测器发现水星早期历史时期曾遍布着火山活动，在最新的第三次飞越水星勘测中，该探测器发现290公里直径的环状碰撞坑，这是迄今观测发现最年轻的水星表面坑状结构，科学家将它命名为“Rachmaninoff”，其底部具有非常平滑的平原。
美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室的路易丝-普罗克特（Louise Prockter）说：“我们认为Rachmaninoff环状坑底部平原是迄今在水星发现的最年轻火山迹象。此外，我们在Rachmaninoff环状坑东北部发现漫射环状明亮物质环绕在不规则洼地周围，标志着这些不规则洼地是火山喷口，并且其直径比之前所勘测的火山喷口都大。这项观测暗示着水星表面的火山活动性要比之前所认为的更持续，或许持续至太阳生命历史下半时期。
磁场亚暴
磁场亚暴是一种太空气象，曾间歇地出现在地球上，通常每天会出现几次，持续1-3小时。地球上的磁场亚暴常伴随着一系列特殊现象发生，比如：北极和南极上空出现的壮丽极光现象。磁场亚暴也伴随出现危险的能量粒子，这将导致地球观测卫星和地面通讯系统灾难性事故，尤其是地球同步轨道区域。地球磁场亚暴的能量来源于地球磁场尾部的磁性能量。
在信使号探测器第三次飞越水星时，该探测器装载的磁力计首次发现水星磁场尾部磁性能量中像亚暴一样“载荷”，这种水星磁场亚暴能量大约是地球磁场亚暴的10倍，其运行速度是地球磁场亚暴的50倍。
美国宇航局戈达德太空飞行中心的太空物理学家詹姆斯-斯莱文（James A. Slavin）称，最新观测显示水星的磁场亚暴相对强度比地球磁场亚暴大，同时，我们还发现水星磁场尾部增强与唐吉周期（Dungey cycle）的一致性，唐吉周期是描述磁气圈内等离子循环的一个指标。
斯莱文说：“信使号探测器最新观测首次显示地球之外的另一颗行星上唐吉等离子循环时间可以确定亚暴持续的时间，这暗示着这种地球磁气圈特征是宇宙的一种普遍现象。
水星外大气层构成
水星的外大气层非常稀薄，是由水星表面和太阳风中的原子和离子构成，信使号探测器对水星外大气层的观测将提供一个研究水星表面和其太空环境之间交互影响的机会，并能够探测水星表面的构成，该行星遗失至星系空间的物质有助科学家理解水星当前和历史时期的构成状况。
目前，信使号探测器对水星外大气层的观测结果显示外大气层中中性和电离元素独特的空间分布特性，第三次飞越勘测首次探测到水星南极和北极外大气层的构成。美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室的罗-弗瓦西克（Ron Vervack）说：“勘测显示水星外大气层中包含着钠、钙、镁元素，在这次飞越水星勘测中，信使号首次发现外大气层含有电离钙。
